視覺系統

前言

電磁波本無色無形，然而，光，於目所見之中，卻為何為有色之物?

電腦螢幕中的花海開著萬朵各異的花，然而圖片中的鮮豔色彩，又有多少為真實的顏色?

眼見之物，於腦中呈現之畫面，真是其實際的面貌嗎?

眼見，真能為憑嗎?

實驗前提知識

人類眼睛彩色視覺之原理:

• 人類之所以能夠分辨色彩乃是因眼球後方之三種，600~700萬個的錐細胞。這三種錐細胞可分為L錐細胞，M錐細胞，和S錐細胞，而由於三種錐細胞會在同一波長支電磁波下產生不同反應，故大腦便可由此解碼產生彩色之視覺。

基於以上理由，我們也可以使用紅，藍，綠三種色光進行配合與調整，模擬出不同的波長，從而在人腦中製造出所有色彩，這也是紅藍綠三原色的由來。

• 錐細胞的神經元網路並不會直接把電訊號直接傳向頭腦，而是有著特殊的拮抗特性，會以L+M+S(判斷亮度)，L-M及L+M-S(皆是判斷色彩)三種組合傳至大腦。

染料敏化太陽能電池之原理:

• 染料敏化太陽能電池的陽極陰極皆為導電玻璃，陰極之上塗有二氧化鈦以吸附染料分子。當有光照時，染料會吸收光子並釋放電子，而電子便可進入陰極並藉由外電路完成回路。
• 此次之導電玻璃為FTO(較耐高溫)，染料為取自紫色高麗菜的花青素，分別可於pH2，8，12時呈紅，藍，綠色，而便可由此模擬三種錐細胞

實驗目的

透過染料敏化太陽能電池產生之電流解釋在不同色光之顏色

實驗器材

FTO導電玻璃 2片

三用電表 1台

長尾夾 2個

膠帶 適量

花青素 適量

二氧化鈦 適量

電解液 適量

燈泡 3盞(40W，60W，100W)

LED燈 7盞(420nm,450nm,475nm,525nm,585nm,620nm,660nm)

實驗方法

1. 將3個塗有二氧化鈦之導電玻璃分別浸入pH分別為2，8，12之花青素液之中約5分鐘，並取出擦乾，並將側邊處以膠帶包覆
2. 將陰陽兩極之間以長尾夾固定，注入電解液，即可完成太陽能電池
3. 以不同波長之燈照射三種太陽能電池，以電表測其電流
4. 透過模擬三種拮抗作用方法，以得知人類完整彩色視覺作用

實驗結果

透過了實驗，我們得到了以下數據

參考資料

2017清大生科科培暑期營上課講義，自身實驗資料